專利名稱：一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度沉降的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型工程結(jié)構(gòu)體，如橋梁、地基、基樁、壩體等水平或豎向(沉降)變形的測量技術(shù)。更具體地說，這些大型工程結(jié)構(gòu)體受到自身重力、外加荷載、溫度等物理因素會導致工程結(jié)構(gòu)體各測點與靜止參考物體之間產(chǎn)生微小相對位移。測量這種位移的技術(shù)，我們將其稱為撓度或沉降測量技術(shù)。
通常觀測撓度或沉降主要采用以下幾種方法，如光學原理制成的水準儀，它采用激光射靶原理，請參見美國布萊克和戴克公司申請的發(fā)明專利“激光水準儀(CN03136347.4)”，光學鏡頭靶點成像原理，請參見中國武漢大學申請的發(fā)明專利“一種數(shù)字水準儀(CN200310111409.2)”。利用液位連通器原理制成的撓度監(jiān)測裝置，如中國同濟大學申請的發(fā)明專利“大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)撓度監(jiān)測方法(CN200310108447.2)”等。光學原理測量撓度或沉降的方法或裝置存在系統(tǒng)過于復雜、價格昂貴、維護不便，不適宜在環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場長期連續(xù)觀測。液體連通器還存在液體流動滯漬，準確度不高、重復性不好且不能進行動態(tài)撓度、沉降檢測的缺點。本發(fā)明旨在提出一種簡單易行的工程結(jié)構(gòu)體撓度、沉降測量方法及裝置，它具有安裝簡單、維護方便、成本低廉、準確度高、重復性好，適宜長期連續(xù)觀測又能進行動態(tài)撓度、沉降檢測等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明方法及裝置總體示意圖。
圖2為本發(fā)明角位移傳感器旋臂與柔狀線繩接觸關(guān)系示意圖。
上述2個示意圖均表述了本發(fā)明的最佳實施例的組成方式、工作原理及各部位安裝、連接、接觸的相互關(guān)系。
圖1中，①為被測工程結(jié)構(gòu)體，②為不變位靜止物體，③為柔狀線繩，④為角度位移傳感器，⑤為旋臂。
圖2中，③為柔狀線繩，④為角度位移傳感器，⑤為旋臂，⑥為電纜線，⑦為數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度沉降的方法，是將一柔狀線繩③以恒定拉伸力安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體外二端不變位的靜止物體上②，被測工程結(jié)構(gòu)體①各撓度或沉降測點上分別安裝有若干角度位移傳感器④，角度位移傳感器④的轉(zhuǎn)軸上引出的旋臂⑤與柔狀線繩③相接觸，當被測工程結(jié)構(gòu)體①受力變形時，以柔狀線繩作為靜止參考點，與柔狀線繩③相接觸的各角度位移傳感器旋臂⑤將受力轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動方位量值由各角度位移傳感器④測出，即可得出被測工程結(jié)構(gòu)體①各測點的撓度值。
本發(fā)明提出的一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度沉降的裝置，由一根柔狀線繩③，若干角度位移傳感器④組成，柔狀繩③以恒定拉伸力安裝固定于被測工程結(jié)構(gòu)體①外二端不變位的靜止物體②上，各角度位移傳感器分別安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體的各撓度或沉降測點上，旋臂⑤的一端固定在角度位移傳感器轉(zhuǎn)軸上，另一端與柔狀線繩③滑動接觸，各角度位移傳感器④的輸出信號通過電纜線⑥與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)⑦相連接。該系統(tǒng)含有傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的功能。實現(xiàn)旋臂與柔狀線繩的滑動接觸可以有多種方式，只要是滑動接觸均屬本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明提出的測量撓度沉降裝置中，旋臂一端同角位移傳感器輸出軸徑向連接，另一端呈90°彎曲，彎曲部分與角位移傳感器輸出軸平行，與柔狀線繩呈“十字”交叉，依靠旋臂自身重力放置在柔狀線繩上滑動接觸。這是最佳的一種實現(xiàn)形式。
本發(fā)明所說的測量方法和裝置構(gòu)成極為簡單，能適應(yīng)環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場長期連續(xù)工作。例如，柔狀線繩可以是拉伸強度較高的鋼絲，選用φ0.3mm～φ1.0mm較好，測量100米跨徑的橋梁，鋼絲重量約在1000克左右，攜帶安裝方便，成本低廉。鋼絲的掛拉可以在工程現(xiàn)場因陋就簡固定在不變位的靜止物上，也可在不變位靜止物上根據(jù)跨徑或坡度要求自立標桿設(shè)定固定點掛拉鋼絲，鋼絲一端固定好后可采用彈簧或重力錘在另一端的固定點上對鋼絲實現(xiàn)拉伸恒力牽引，其方向位置保持與被測工程結(jié)構(gòu)體測試面基本平行，水平即可。角位移傳感器可用膨脹螺栓固定在被測工程結(jié)構(gòu)體測試面的各測點上，也可在被測工程結(jié)構(gòu)體測點上利用可支撐位置設(shè)立支架安裝，安裝時要確保連接在角位移傳感器轉(zhuǎn)軸上的旋臂依靠自身重力與鋼絲可靠接觸與滑動，這種接觸力非常輕微，一般不會引起柔狀線繩的擾動。柔狀線繩可以安裝在被測工程結(jié)構(gòu)體任何測試面的一側(cè)，對于較大被測空心工程結(jié)構(gòu)體，柔狀線繩也可從其空心靠近測試面的一側(cè)穿過，角位移傳感器則可安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體空心內(nèi)測試面上。角位移傳感器選用精度及分辨力較高，且轉(zhuǎn)動扭矩較小的即可。旋臂采用表面光潔度較高、重量輕、剛度較好的φ3mm～φ5mm不銹鋼管或合金鋁管制作。觀測時，以柔狀線繩作為本測量系統(tǒng)的靜止參考點，當被測工程結(jié)構(gòu)體受力變形時，角位移傳感器同被測工程結(jié)構(gòu)體一同運動，旋臂與掛拉在靜止物體的柔狀性線繩的接觸點之間產(chǎn)生相對角位移，安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體上的角位移傳感器通過旋臂與柔狀線繩的接觸轉(zhuǎn)動感測其微小的位移量，以達到測量撓度或沉降值的目的。由于旋臂是與柔狀線繩可靠滑動接觸，在動荷載下，被測工程結(jié)構(gòu)體動位移信號也可傳遞到角位移傳感器測出。
綜上所述，本發(fā)明的要點在于以固定在不變位靜止物上的柔狀線繩作為測量系統(tǒng)的靜止參考點，以固定在被測工程結(jié)構(gòu)體上的角位移傳感器其旋臂與柔狀線繩的接觸來感知被測物各測點的撓度或沉降，發(fā)明優(yōu)點十分明了。對于環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場而言，本發(fā)明簡單易行的測量方式既克服了利用激光射靶及光學鏡頭靶點成像原理測量撓度或沉降所存在的安裝維護不易，系統(tǒng)復雜，價格昂貴，不適宜在環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場長期連續(xù)觀測等缺點，又克服了液位連通器原理存在的液體流動滯漬，準確度不高，重復性不好且不能對動態(tài)撓度及沉降進行觀測與記錄的缺點，具有較大的實用價值。
權(quán)利要求
1.一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度或沉降的方法，其特征在于將一柔狀線繩以恒定拉伸力安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體外二端不變位的靜止物體上，被測工程結(jié)構(gòu)體各撓度或沉降測點上分別安裝有若干角度位移傳感器，角度位移傳感器的轉(zhuǎn)軸上引出的旋臂與柔狀線繩相接觸，當被測工程結(jié)構(gòu)體受力變形時，以柔狀線繩作為靜止參考點，與柔狀線繩相接觸的各角度位移傳感器旋臂將受力轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動方位量值由各角度位移傳感器測出，即可得出被測工程結(jié)構(gòu)體各測點的撓度或沉降值。
2.一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度或沉降的裝置，其特征在于該裝置由一根柔狀線繩，若干角度位移傳感器組成，柔狀繩以恒定拉伸力安裝固定于被測工程結(jié)構(gòu)體外二端不變位的靜止物體上，各角度位移傳感器分別安裝固定在被測工程結(jié)構(gòu)體的各撓度沉降測點上，旋臂的一端固定在角度位移傳感器轉(zhuǎn)軸上，另一端與柔狀線繩滑動接觸，各角度位移傳感器的輸出信號通過電纜線與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的測量撓度或沉降的裝置，其特征在于旋臂一端同角位移傳感器輸出軸徑向連接，另一端呈90°彎曲，彎曲部分與角位移傳感器輸出軸平行，與柔狀線繩呈“十字”交叉，依靠旋臂自身重力放置在柔狀線繩上滑動接觸。
全文摘要
本發(fā)明為一種對工程結(jié)構(gòu)體測量撓度沉降的方法及裝置。它采用一柔狀線繩以恒定拉伸力安裝固定于被測工程結(jié)構(gòu)體外二端不變位的靜止物體上，作為測量系統(tǒng)的靜止參考點，固定安裝在被測工程結(jié)構(gòu)體各撓度沉降測量點上的若干角位移傳感器轉(zhuǎn)軸引出的旋臂與柔狀線繩相接觸，通過可轉(zhuǎn)動的旋臂與靜止的柔狀線繩間的角位移變化量測出各測點撓度或沉降值。
文檔編號E02B1/00GK1948634SQ20061001882
公開日2007年4月18日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者程樂平, 程肯 申請人:武漢巖海工程技術(shù)有限公司